DE2259775B2 - Fuel injection system for a prechamber internal combustion engine - Google Patents

Description

Vorkammer-Brennkraftmaschinen sind in verschiedenen Ausführungen, beispielsweise in konventioneller Axialkoiben- oder in Rotationskolben-Ausfünrung, bekannt. Da derartige Vorkammer-Brennkraftmaschinen häufig ungedrosselt laufen, müssen bei jedem Arbeitszyklus geringe Kraftstoffmengen genau dosiert in die Vorkammer eingeführt werden. Zur Erhöhung der Motorleistung wird der Kraftstoff in entsprechend größeren Mengen direkt in die Hauptkammern, — insbesondere bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen — eingespritzt. Pre-chamber internal combustion engines are available in various designs, for example conventional Axialkoiben- or Rotationskolben-Ausfünrung, known. Since such prechamber internal combustion engines often run unthrottled, small amounts of fuel have to be precisely dosed into the for each work cycle Antechamber are introduced. To increase the engine power, the fuel is increased accordingly Quantities are injected directly into the main chambers, especially in two-stroke internal combustion engines.

Bekannte Einspritzanlagen sind nicht in der Lage, gleichmäßig und über lange Betriebszeiten die erforderlichen Kraftstoffladungen zu beiden Kammern zu liefern und diese beiden Anforderungen bei sämtlichen Maschinenbelastungen und Drehzahlen zu erfüllen. Da im Grenzleistungsbereich arbeitende Brennkraftmaschinen, z. B. schnellaufende Dieselmotoren, wegen der außerordentlich kurzen, im OT-Bereich liegenden Einspritzzeiten mit hohen Kraftstoffdrücken von z. B. 55 bis 145 at arbeiten, werden pulsierende Einspritzanlagen eingesetzt (US-PS 2 914 043), die teuere Hochdruckpumpen und entsprechende Kraftstoffleitungen enthalten.Known injection systems are not able to provide the required uniformly and over long operating times Deliver fuel charges to both chambers and meet these two requirements at all To meet machine loads and speeds. Since internal combustion engines working in the limit power range, z. B. high-speed diesel engines, because of the extremely short injection times in the TDC range with high fuel pressures of e.g. B. 55 to 145 at work, pulsating injection systems used (US-PS 2 914 043), the expensive high pressure pumps and corresponding fuel lines contain.

Ein anderes, eine weite Verbreitung von Vorkammer-Brennkraftmaschinen behinderndes Problem liegt in der Notwendigkeit eines komplizierten Verteilers und dessen Steuerung, um die Einspritzung des Kraftstoffes in den gewünschten Mengen zum richtigen Zeitpunkt und in der erforderlichen Reihenfolge sicherzustellen. Eine bekannte Einspritzanlage (US-PS 3 187 733) verwendet hierzu ein Druckregelventil, welches über einen Verteilermechanismus eine Vielzahl von Differentialeinspritzventilen mit Kraftstoff beaufschlagt. Der Verteilermechanismus wird von der Maschine angetrieben und öffnet jedes Einspritzventil in der erforderlichen Zeitspanne.Another, widespread use of prechamber internal combustion engines The problem with which the fuel is injected is the need for a complicated distributor and its control system in the desired quantities at the right time and in the required sequence. A known injection system (US Pat. No. 3,187,733) uses a pressure control valve for this purpose, which fueled a plurality of differential injectors via a distribution mechanism. The manifold mechanism is driven by the machine and opens each injector in the required period of time.

Eine bekannte Einspritzanlage der gattungsgemäßen Art (DT-AS 1 022 051) weist eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe für Flüssig-Kraftstoff auf, der über eine Niederdruck-Leitung und eine Regeleinrichtung in der erforderlichen Menge in einer Zeitspanne in die Zylinder gelangt, in welcher der Druck im Zylinder geringer als der Brennstoffdruck an der Ausmündung in der Niederdruckleitung ist. Diese bekannte Anlage geht von einer möglichst strikten Trennung des fetten Vorkammergemisches gegenüber dem mageren Haupt-A known injection system of the generic type (DT-AS 1 022 051) has a low-pressure fuel pump for liquid fuel, via a low-pressure line and a control device in the required amount reaches the cylinder in a period of time in which the pressure in the cylinder is lower than the fuel pressure at the outlet is in the low pressure line. This well-known system works the strictest possible separation of the rich pre-chamber mixture from the lean main

kammergemisch aus, um dadurch eine gute Zündung des Vorkammer-Gemisches unter den verschiedensten Betriebsbedingungen sicherzustellen, ohne daß das eingestellte Kraftstoff-Luft-Gemisch der Hauptkammer durch Ansaugen des fetten Vorkammer-Gemisches ungünstig verändert wird. Die Leistungsregelung der Brennkraftmaschine erfolgt dabei durch Änderung der Zusammensetzung des dem Zylinder direkt über ein Regelventil zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches, wobei die in die Vorkammer eingespritzte Kraftstoff menge konstantgehalten wird.chamber mixture to ensure good ignition to ensure the pre-chamber mixture under a wide variety of operating conditions without the set The fuel-air mixture in the main chamber is unfavorable due to the rich antechamber mixture being sucked in is changed. The power control of the internal combustion engine takes place by changing the Composition of the fuel-air mixture fed directly to the cylinder via a control valve, wherein the amount of fuel injected into the prechamber is kept constant.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine für eine Vielzahl unterschiedlicher Brennstoffe geeignete Kraftstoffeinspritzanlage der gattungsgemäßen Art mit einer verringerten Anzahl an bewegten Teilen zu schaffen, die außerordentlich «chnell anspricht und bei der sich die für die Vorkammer bereitgestellte Kraftstoffmenge zur Vermeidung von sogenannten Überfettungen des Vorkammer-Gemisches umgekehrt zur tviasehinenbelastung ändert Die Einspritzanlage soll mit einem konstanten, verhältnismäßig geringen Betriebsdruck zwischen 2,0 und 8,0 at arbeiten.The object of the invention is to provide one for a large number Different fuels suitable fuel injection system of the generic type with a reduced To create a number of moving parts that respond extremely quickly and with which the Amount of fuel provided for the prechamber to avoid so-called overfilling of the prechamber mixture inversely to the tviasehine load changes The injection system should be operated with a constant, work relatively low operating pressure between 2.0 and 8.0 at.

Der Lösung der Erfindungsaufgabe liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Vorkammer bei gleicher Belastung unabhängig von der Maschinendrehzahl mit annähernd konstanten Kraftstoffmengen beaufschlagt werden muß, um eine gute Zündung und Verbrennung bei den unterschiedlichsten Drehzahlen sicherzustellen. Da bei ansteigender Belastung und entsprechender öffnung des manuell betätigten Drosselventils die Kraftstoffmenge für den Hauptzylinder zunimmt und die Gefahr besteht, daß Kraftstoffteile aus der Hauptkammer in die Vorkammer strömen und in dieser zusammen mit dem ihr zugemessenen Flüssig-Kraftstoff eine Überfettung herbeiführen, wird bei der erfindungsgemäßen Einspritzanlage die der Vorkammer über die Regeleinrichtung zugeführte Kraftstoffmenge bei höherer Maschinenbelastung und erhöhter Kraftstoffzufuhr zur Hauptkammer gedrosselt, um das Kraftstoff-Luftverhältnis der Vorkammer möglichst konstant zu halten. Die konstruktive Verwirklichung dieses Lösungsprinzips ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegeben.The solution to the problem of the invention is based on the knowledge that the antechamber under the same load applied with almost constant amounts of fuel regardless of the engine speed must be to ensure good ignition and combustion at the most varied of speeds. Since with increasing load and corresponding opening of the manually operated throttle valve, the amount of fuel for the master cylinder increases and there is a risk that fuel parts from the main chamber flow into the antechamber and in this, together with the liquid fuel that has been metered into it, an over-greasing bring about, in the case of the injection system according to the invention, that of the antechamber is controlled via the control device Amount of fuel supplied at higher machine loads and increased fuel supply for Main chamber throttled in order to keep the fuel-air ratio of the prechamber as constant as possible. The constructive implementation of this solution principle is in the characterizing part of the main claim specified.

Bei einer besonderen Ausführung führt von der gemeinsamen Niederdruckleitung je eine gesonderte Zweigleitung zu jeder Vorkammer in welcher jeweils ein Rückschlag-Drossel-Ventil vorgesehen ist, das die Kraftstoffzufuhr zur betreffenden Vorkammer freigibt, wenn der Kraftstoffdruck den Kompressionsdruck in der Vorkammer übersteigt. Diese Steuerung der Brennstoffeinspritzung wird durch den Betrieb der üblichen Zylinderventile und Kolben während jedes Arbeitszyklus überwacht, und zwar einerseits durch den auf das Ventil einwirkenden Druckabfall sowie andererseits durch den Kraftstoffdruck in der Niederdruckleitung. In a special design, a separate line leads from the common low-pressure line Branch line to each prechamber in each of which a non-return throttle valve is provided, which the Releases fuel supply to the relevant prechamber when the fuel pressure exceeds the compression pressure in the antechamber exceeds. This control of the fuel injection is made by the operation of the usual Cylinder valves and pistons monitored during each working cycle, on the one hand by the pressure drop acting on the valve and, on the other hand, by the fuel pressure in the low-pressure line.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführung erfolgt die Kraftstoff-Mengenregelung durch elektromagnetisch gesteuerte Rückschlagventile, die in einer Vorsteuerstufe miteinander gekoppelt sind, welche ihre Eingangsimpulse einmal von einer manuell betätigten Drossel- und zum anderen von einem bei bestimmten Kurbelwellenstellungcn aktivierte Impulsgenerator erhält. Durch die elektromagnetische Steuerung ist diese Ausführungsform außerordentlich geschmeidig und wirkt auch unter extremen Bedingungen in der angestrebten Weise. Beispielsweise verkürzt sich die Ansrjrechzeit einer Motorbremsung gegenüber herkömmlichen Einspritzsystemen, weil die Kraftstoffzufuhr sowohl zur /orkammer als auch zur Hauptkammer sehr schnell elektromagnetisch unterbrochen werden kann, so daß eine maximale Fahrzeugbremsung eintritt. Dies ist einmal auf die geringe Ansprechzeit der Magnetventile und zum anderen auf die direkte Einspritzung der Ventile in die Vor- bzw. Hauptkammer zurückzuführen, da hinter den Magnetventilen keine noch mit Brennstoff gefüllte Strömungskanäle vorhanden sind. Bei bekannten Systemen läuft auch nach Betätigung der Motorbremse auf Grund des in der Saugleilung noch vorhandenen Kraftstoffes der Verbrennungsprozeß kurzzeitig weiter.In another preferred embodiment, the amount of fuel is regulated electromagnetically controlled check valves, which are coupled to one another in a pilot control stage, which their Input pulses once from a manually operated throttle and the other from a certain Crankshaft positioncn activated pulse generator receives. Due to the electromagnetic control, this is Embodiment extremely supple and works in the desired manner even under extreme conditions Way. For example, the response time for engine braking is shortened compared to conventional ones Injection systems because the fuel supply to both the / or chamber and the main chamber is very high can be quickly interrupted electromagnetically, so that a maximum vehicle braking occurs. this is on the one hand due to the short response time of the solenoid valves and on the other hand due to the direct injection of the Valves to be returned to the antechamber or main chamber, as there are none with fuel behind the solenoid valves filled flow channels are present. In known systems, it continues to run even after the engine brake has been actuated due to what is still present in the suction line Fuel, the combustion process continues for a short time.

Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage wird zweckmäßig die Menge des jeder Vorkammer zugeführten Kraftstoffes und deren Strömungsgeschwindigkeit so eingestellt, daß die Maschine ungedrosselt nur durch die Kraftstoffladung der Vorkammer läuft. Da die Gesamtmenge des Kraftstoffes in der Vorkammer bei unterschiedlichen Belastungen und Drehzahlen weitgehend konstant bleibt, sind die komplizierten bekannten Verteilermechanismen ebenso wie zusätzliche Ventile oder hohe Förderdrücke nicht erforderlich. Durch die Möglichkeit, verschiedene Kraftstoffdrücke einstellen zu können, ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit leichter oder schwerer flüchtige Kraftstoffe durch einfache Verstellung der Drosselventile zu verwenden.In the fuel injection system according to the invention, the amount of each prechamber is expedient supplied fuel and its flow rate are set so that the engine is unthrottled runs only through the fuel charge of the prechamber. Since the total amount of fuel in the The prechamber remains largely constant at different loads and speeds, are the complicated known distributor mechanisms as well as additional valves or high delivery pressures are not required. The advantageous one results from the possibility of being able to set different fuel pressures Possibility of light or less volatile fuels by simply adjusting the throttle valves to use.

Die Einspritzanlage gemäß der Erfindung ist für Viertakt-, Zweitakt- und Rotationskolben-Brennkraftmaschinen geeignet. Der verbesserte Ablauf eines jeden Verbrennungsvorganges ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß die Vorkammer besonders heiß ist und der eingespritzte Kraftstoff unter Verwirbelung während des Kompressionshubes schnell verdampft und sich mit der Verbrennungsluft intensiv vermischt.The injection system according to the invention is for four-stroke, two-stroke and rotary piston internal combustion engines suitable. The improved sequence of every combustion process is due, among other things, to it due to the fact that the prechamber is particularly hot and the injected fuel is swirled evaporates quickly during the compression stroke and mixes intensively with the combustion air.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einspritzanlage an Hand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the injection system according to the invention are given with reference to the drawing described in detail. It shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulisch wirkenden Einspritzanlage in Verbindung mit einem im Schnitt dargestellten Zylinder einer Vorkammer-Brennkraftmaschine, F i g. 1 a schematic representation of a hydraulically acting injection system in connection with a cylinder of a prechamber internal combustion engine shown in section,

F i g. 2 ein Arbeitsdiagramm der in F i g. 1 dargestellten Anlage,F i g. FIG. 2 is a working diagram of the process shown in FIG. 1 shown system,

F i g. 3 eine teilgeschnittene Einzelheit aus F i g. 1,F i g. 3 shows a partially sectioned detail from FIG. 1,

Fig.4 ein Arbeitsdiagramm der Anlage für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine,Fig.4 is a working diagram of the system for a Two-stroke internal combustion engine,

F i g. 5 eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Einspritzanlage mit elektromagnetischer Ventilsteuerung, F i g. 5 a further embodiment of the injection system according to the invention with electromagnetic valve control,

F i g. 6 ein Arbeitsdiagramm der Anlage nach F i g. 5 für eine Otto-Bremskraftmaschine,F i g. 6 shows a working diagram of the system according to FIG. 5 for an Otto brake engine,

F i g. 7 ein Arbeitsdiagramm der Anlage nach F i g. 5 für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine.F i g. 7 shows a working diagram of the system according to FIG. 5 for a two-stroke internal combustion engine.

Die in F i g. 1 dargestellte, nach dem Otto-Verfahren arbeitende Vorkammer-Brennkraftmaschine 50 weist vier gleiche Zylinder auf, von denen in dieser Figur nur ein Zylinder dargestellt ist.The in F i g. 1, which operates according to the Otto process, has antechamber internal combustion engine 50 four identical cylinders, of which only one cylinder is shown in this figure.

Jeder Zylinder umfaßt eine kugelförmige Vorkammer 52, die über einen einzigen Kanal 54 mit der Hauptkammer 56 in Verbindung stent. Der Vorkammerblock ist mit einer Düse 60 und einer Zündkerze 62 versehen. Ein Kolben 65 bewegt sich in der Hauptkammer 56 auf und ab, die mit dem üblichen Einlaßventil 68 und Auslaßventil 70 versehen ist.Each cylinder includes a spherical antechamber 52, which via a single channel 54 with the Main chamber 56 stent in connection. The prechamber block has a nozzle 60 and a spark plug 62 provided. A piston 65 moves up and down in the main chamber 56 associated with the usual inlet valve 68 and exhaust valve 70 is provided.

Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 130 bezeichnete Einrichtung liefert Kraftstoff zu einer als VerteilerA device, generally designated by reference numeral 130, supplies fuel to a distributor

wirkenden Niederdruckschaltur.g 13. Vier Drosseln 134, 136, 138 und 140 sind in den jeweiligen Zuführungsleitungen vom Verteiler 132 zu den vier Vorkammern 52 vorgesehen.acting Niederdruckschaltur.g 13. Four throttles 134, 136, 138 and 140 are in the respective supply lines from the manifold 132 to the four antechambers 52.

Die Einrichtung 130 liefert auch Kraftstoff über ein s einstellbares Nadelventil 144, eine Leitung 146 und ein einstellbares Steuerventil 148, zu einem Verteiler 150. Der Verteiler 150 weist vier verhältnismäßig dünne Zweigleitungen 152, 154, 156 und 158 auf, die zu den Einlaßkanälen der vier Hauptkammern 56 führen. Das Nadelventil 144 dient zur Grobsteuerung für den Kraftstoff-Fluß zu den Hauptkammern und das Steuerventil 148 stellt eine Feinsteuerung dar. Der Fahrer drosselt die Maschine durch Bewegen des Drosselschiebers 148a. isThe device 130 also supplies fuel via a s adjustable needle valve 144, a line 146 and an adjustable control valve 148, to a manifold 150. The manifold 150 has four relatively thin branch lines 152, 154, 156 and 158 which lead to the Inlet channels of the four main chambers 56 lead. The needle valve 144 is used for the coarse control of the fuel flow to the main chambers and the control valve 148 represents a fine control. The driver throttles the engine by moving the throttle slide 148a. is

Wie aus den F i g. 1 und 3 ersichtlich, weist jede Drossel 134,136, 138 und 140 ein Rückschlagventil 164 auf. Ein Ende eines jeden Rückschlagventils ist durch eine Kraftstoffleitung 166 mit geringem Durchmesser mit dem Verteiler 132 verbunden. Das andere Ende ist über eine Leitung 166a mit der in die Vorkammer 52 hineinragenden Düse 60 verbunden.As shown in FIGS. 1 and 3, each throttle 134, 136, 138 and 140 has a check valve 164 on. One end of each check valve is through a small diameter fuel line 166 connected to the manifold 132. The other end is connected to the antechamber 52 via a line 166a protruding nozzle 60 connected.

Jedes Rückschlagventil 164 ist so eingestellt, daß es bei dem normalen Gegendruck im Maschinenzylinder während des Arbeits- und Kompressionshubes des Zylinders geschlossen bleibt. Während dieser Zeit ist jedes Ventil durch eine starre Säule von im wesentlichen inkompressiblem flüssigen Kraftstoff in der Leitung 166 beaufschlagt. Aus diesem Grunde läßt dieses Ventil während des Hochdruckabschnittes eines Maschinenzyklus Kraftstoff nicht durch, wie dies bei Einspritzsystemen der Fall ist, die eine vergaste Mischung einspritzen. Each check valve 164 is set so that it is at the normal back pressure in the machine cylinder remains closed during the working and compression strokes of the cylinder. During this time each is Valve through a rigid column of substantially incompressible liquid fuel in line 166 applied. Because of this, this valve leaves during the high pressure portion of an engine cycle Fuel does not pass through, as is the case with injection systems that inject a gasified mixture.

Die Ventile 164 öffnen in Abhängigkeit von dem an ihnen herrschenden Druckabfall während der Ausschub- bzw. Spülperiode, wenn der Zylinderdruck, insbesondere der Vorkammerdruck, auf einen Wert fällt, der unter dem Brennstoffdruck liegt. Die Zeitdauer und die Folge der Brennstoffeinspritzung in die Vorkammer der Maschine ist in erster Linie durch die üblichen Maschineneinlaß- und Auslaßventile und/oder die Kolben gesteuert, ohne daß zusätzliche Brennstoffverteilerventile oder zusätzliche Steuereinrichtungen notwendig sind.The valves 164 open depending on the pressure drop prevailing at them during the extension or flushing period, when the cylinder pressure, in particular the prechamber pressure, falls to a value, which is below the fuel pressure. The duration and sequence of fuel injection into the prechamber the engine is primarily through the usual engine inlet and outlet valves and / or the pistons controlled without the need for additional fuel distribution valves or additional control devices are.

F i g. 2 zeigt einen typischen Druckverlauf in einem Maschinenzylinder. Es wird angenommen, daß der Kraftstoff druck in dem Verteiler 132 (F i g. 1) auf einem konstanten Druck, z. B. 4 at, gehalten wird, wie dies durch die gestrichelte Linie in F i g. 2 angedeutet ist. Der Druck in der Vorkammer 52 überschreitet den Kraftstoff Zuführungsdruck (Linie 174) in dem Verteiler 132 kurz nach Beginn des Kompressionshubes bis kurz nach Beginn des Ausschubhubes. Während dieses Zeitabschnittes ist deshalb das Ventil 164 in der Drossel des zugeordneten Zylinders geschlossen und es wird deshalb kein Brennstoff in die Vorkammer 52 gefördert.F i g. 2 shows a typical pressure curve in a machine cylinder. It is believed that the Fuel pressure in the manifold 132 (Fig. 1) on a constant pressure, e.g. B. 4 at, as indicated by the dashed line in FIG. 2 is indicated. The pressure in the prechamber 52 exceeds the fuel supply pressure (line 174) in the rail 132 shortly after the start of the compression stroke until shortly after the start of the extension stroke. During that period of time the valve 164 in the throttle of the associated cylinder is therefore closed and it is therefore no fuel is conveyed into the prechamber 52.

Nach dem Beginn des Ausschubhubes jedoch fällt der Druck in dem Zylinder unter die 4 at des Kraftstoff-Förderdruckes in dem Verteiler 132. Hierauf öffnet das Ventil 164 und der Kraftstoff tritt in die entsprechende Vorkammer 52 ein. Der Kraftstoff strömt weiter in die Vorkammer während des Ausschubhubes und des Ansaughubes bis kurz nach Beginn des nächsten Kompressionshubes. An diesem Punkt steigt der Zylinderdruck an, bis er den Förderdruck des Kraftstoffes übersteigt und das Ventil 164 schließt Die gesamte Kraftstoffeinspritzung ist durch die Länge der in F i g. 2 dargestellten schraffierten Fläche 176 angezeigt Die Menge des in die Vorkammern geförderten Kraftstoffes kann durch Regulierung des Kraftstoffdruckes überwacht werden, der durch die Einrichtung 130 zu dem Verteiler 132 gefördert wird. Dies hat die Wirkung, daß sich die Linie 174 in F i g. 2 relativ zur Kurve 172 nach oben oder unten verschiebt.After the start of the extension stroke, however, the pressure in the cylinder falls below 4 atm of the fuel delivery pressure in the distributor 132. The valve 164 then opens and the fuel enters the corresponding one Antechamber 52 a. The fuel continues to flow into the prechamber during the extension stroke and the intake stroke until shortly after the start of the next compression stroke. At this point the cylinder pressure increases until it exceeds the delivery pressure of the fuel and the valve 164 closes the entire fuel injection is by the length of the in F i g. The hatched area 176 shown in FIG. 2 indicates the amount the fuel delivered into the antechamber can be monitored by regulating the fuel pressure which is conveyed by the device 130 to the manifold 132. This has the effect that the line 174 in FIG. 2 relative to curve 172 moves up or down.

In F i g. 3 ist die Konstruktion einer Drossel, z. B. der Drossel 134 im einzelnen dargestellt Mit 182 ist das bei 190, 192 verschlossene Drosselgehäuse bezeichnet, in dem eine Ventilkugel 184 gegen die Kraft einer Feder 186 bewegbar angeordnet ist. Der Ventilsitz ist mit 188 bezeichnet. Der Leitungsabschnitt 166a zwischen dem Ventil 164 und der Düse 60 hat einen sehr geringen Durchmesser D in Beziehung zu der Länge L dieses Abschnittes. Das Verhältnis DIL sollte beträchtlich kleiner als 1 sein. Beispielsweise ist das Verhältnis DIL bei einer Ausführungsform der Erfindung in der Größenordnung von 0,0003. Hierdurch tritt ein Druckabfall zwischen dem Verteiler 132 und der Zylindervorkammer ein, welcher groß genug ist damit geringe'Schwankungen des Arbeitszyklus von einem Maschinenzyklus zum anderen den Kraftstoff-Fluß nicht stark beeinflussen. Darüber hinaus verringert der geringe Durchmesser die unmittelbar am heißen Maschinenzylinder anstehende Kraftstoffmenge und deshalb die Wahrscheinlichkeit, daß es zu einem Verkoken des Kraftstoffes in der Düse 60 und zu einet Verstopfung der Düse kommt.In Fig. 3 is the construction of a throttle, e.g. B. the throttle 134 is shown in detail. 182 denotes the throttle housing closed at 190, 192, in which a valve ball 184 is arranged so as to be movable against the force of a spring 186. The valve seat is labeled 188. The line section 166a between the valve 164 and the nozzle 60 has a very small diameter D in relation to the length L of this section. The DIL ratio should be considerably less than 1. For example, in one embodiment of the invention , the ratio DIL is on the order of 0.0003. As a result, a pressure drop occurs between the distributor 132 and the cylinder antechamber which is large enough so that small fluctuations in the working cycle from one machine cycle to the other do not strongly influence the fuel flow. In addition, the small diameter reduces the amount of fuel directly on the hot engine cylinder and therefore the likelihood of coking of the fuel in the nozzle 60 and clogging of the nozzle.

Zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Systems sollte deshalb das Ventil 164 vollständig abdichten. Diese Bedingung kann durch ein gutes übliches ausdehnbares O-Ring-Rückschlagventil oder ein kleines Rückschlagventil mit einer federbelastet^ Kugel oder einem Plunger erfüllt werden, so lange es durch eine Flüssigkeitssäule in der Brennstoffleitung beaufschlagt ist, wie dies weiter oben erwähnt wurde. Vorzugsweise sollte die Federvorspannung so sein, daß der Beginn und das Ende der Kraftstoffeinströmung in den zugeordneten Zylinder genau an den geeigneten Punkten während des Verbreiinur.gszyklus liegen, um die geforderte Einspritzdauer (F i g. 2) zu erhalten.Therefore, to improve the performance of the system, the valve 164 should seal completely. This condition can be due to a good standard expandable O-ring check valve or a small one Check valve can be met with a spring-loaded ^ ball or a plunger as long as it is through a column of liquid in the fuel line is acted upon, as mentioned above. Preferably the spring preload should be such that the beginning and the end of the fuel inflow into the assigned cylinders lie exactly at the appropriate points during the expansion cycle in order to achieve the required To obtain injection duration (FIG. 2).

Es wird nun wieder auf F i g. 1 Bezug genommen. Die Einrichtung 130 umfaßt eine Kraftstoffpumpe 196. deren Einlaß 198 mit einem Kraftstofftank 202 und deren Auslaß über eine Druckleitung 204 mit dem Verteiler 132 und dem Nadelventil 144 verbunden ist Die Leitung 204 ist auch mit dem Tank 202 verbunden und wirkt als eine Leerlaufeinstellvorrichtung für die Maschine. It is now back to FIG. 1 referred to. The device 130 includes a fuel pump 196. its inlet 198 with a fuel tank 202 and its outlet via a pressure line 204 with the distributor 132 and the needle valve 144 is connected. The line 204 is also connected to the tank 202 and acts as an idle adjuster for the engine.

Die Pumpe 1% ist vorzugsweise eine Pumpe mil konstantem Fördervolumen, die direkt mit der Masern ne verbunden ist so daß sie ein im wesentlichen kon stantes Kraftstoffvolumen zu den Vorkammern unc den Hauptkammem je Maschinenzyklus über den ge samten Drehzahlbereich liefert Die Kraftstoffleitunger S46, 198. 204, 206 und 210 sowie der Verteiler 132 bil den im Durchmesser große Kraftstoffwege zwischer der Pumpe 1% und den Drosseln 134,136,138 und 144 sowie zwischen der Pumpe und den Kraftstoffleitungei 15Z 154, 156 und 158. Die Drosseln weisen, wie weite oben angegeben, ein Verhältnis von Durchmesser zu länge auf. welches beträchtlich geringer ist als 1 um beispielsweise in der Größenordnung von 0.00C3 is Daher können sie im wesentlichen als eine DurchfluG öffnung mit laminarer Strömung für die Kraftstoffstrc mungs- und Druckbetrachtungen angesehen werdei Unter diesen Zwangsbedingungen kann gezeigt wei den, das das in beide Kammern eines jeden ZylindeiThe 1% pump is preferably a constant displacement pump that works directly with the measles ne is connected so that they have a substantially constant volume of fuel to the antechambers unc The fuel line supplies the main chambers for each machine cycle over the entire speed range S46, 198, 204, 206 and 210 and the distributor 132 bil the large diameter fuel paths between the pump 1% and the throttles 134, 136, 138 and 144 as well as between the pump and the fuel line 15Z 154, 156 and 158. The throttles indicate how wide given above, a ratio of diameter to length. which is considerably less than 1 µm for example on the order of 0.00C3 is therefore they can essentially be used as a flow Laminar flow opening for fuel flow and pressure considerations Under these constraints it can be shown that this occurs in both chambers of each cylinder

gelieferte Kraftstoffvolumen nicht eine Funktion der Maschinendrehzahl, sondern im wesentlichen bei jedem Maschinenzyklus konstant ist.volume of fuel delivered is not a function of engine speed, but essentially for each Machine cycle is constant.

Die Einstellung der Ventile 144 und 208 regelt den Kraftstoffdruck an den Einlassen der Drosseln 134, 136, 138 und 140. Das Schließen der Ventile 144 und 208 vermindert die zu dem Tank 202 zurückgeführte und zu den Hauptkammern gelieferte Kraftstoffmenge und erhöht dadurch den Kraftstoffdruck an den Einlaßenden der Vorkammerdrosseln. Das Einstellen der Ventile 144 und 208 sowie der Drossel 148 bestimmt das Kraftstoff-Luftverhältnis in den Hauptkammeni 56.The setting of the valves 144 and 208 regulates the fuel pressure at the inlets of the throttles 134, 136, 138 and 140. Closing valves 144 and 208 reduces the amount returned to tank 202 and closed amount of fuel supplied to the main chambers, thereby increasing the fuel pressure at the inlet ends the antechamber throttles. The setting of the valves 144 and 208 and the throttle 148 determine the air-fuel ratio in the main chambers 56.

Vorzugsweise wird das Ventil 208 so eingestellt, daß bei vollständig geschlossener Drossel 148 genügend Kraftstoff zu jeder Vorkammer 52 geliefert wird, damit die Maschine mit der geeigneten Leerlaufdrehzahl ungedrosselt läuft. Im Leerlauf wird kein Kraftstoff zu den Zylinderhauptkammern gefördert. Die Einspritzperiode und der Druck sind derart, daß eine Kraftstoffmenge jeder Vorkammer zugeführt wird, die für den Leerlauf der Maschine ausreichend ist. Genügend Luft strömt in die Vorkammer von der entsprechenden Hauptkammer währ^nr¹· eines jeden Saughubes, um mit dieser Vorkammerladung ein brennbares Gemisch zu bilden. Ebenso werden während des Ausschubteiles des Maschenzyklus die Verbrennungsprodukte in der Vorkammer über die Hauptkammer herausgefördert.Preferably, valve 208 is adjusted so that when the throttle 148 is fully closed, sufficient fuel is provided to each prechamber 52 for the engine to run unthrottled at the appropriate idle speed. No fuel is delivered to the main cylinder chambers when idling. The injection period and pressure are such that an amount of fuel is supplied to each prechamber sufficient to allow the engine to idle. Enough air flows into the pre-chamber from the corresponding main chamber Curr ^ nr ¹ · of each suction stroke to form with this Vorkammerladung a combustible mixture. Likewise, during the ejection part of the mesh cycle, the combustion products in the antechamber are conveyed out via the main chamber.

Wenn der Bedienende die Drossel 148 öffnet, wird Kraftstoff zi der Hauptkammer 56 der Maschine während des Einlaßhubes des Maschinenzyklus gefördert. Dieser Kraftstoff vermischt sich mit Luft, welche bei geöffnetem Einlaßventil 68 einströmt, wodurch sich ein brennbares Gemisch in jeder Kammer 56 bildet. Die Hauptladung in jedem Zylinder wird dann durch den heißen, aus der zugeordneten Vorkammer austretenden Gasstrahl gezündet, wenn sich der zugeordnete Kolben 66 dem oberen ""otpunkt nähert. Die Zündung der Ladung in der Hauptkammer bewirkt dann ein Ansteigen der Maschinenleistung und der Maschinendrehzahl. When the operator opens the throttle 148, fuel is added to the main chamber 56 of the engine during of the intake stroke of the machine cycle promoted. This fuel mixes with air, which at open inlet valve 68 flows in, whereby a combustible mixture forms in each chamber 56. the The main charge in each cylinder is then released through the hot one from the associated antechamber Gas jet ignited when the associated piston 66 approaches the upper "" dead center. The ignition the charge in the main chamber then causes it to rise the machine power and the machine speed.

Da die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 1% direkt mit der Maschine verbunden sind, pumpt sie mehr Kraftstoff, wenn die Maschinendrehzahl ansteigt, um dem erhöhten Druckbedarf zu begegnen. Wenn die Maschine schneller läuft, erhält jedes Rückschlagventil 164 einen größeren Kraftstoffdruck von der Pumpe, bleibt jedoch für eine kürzere Zeit offen. Deshalb bleibt, eine bestimmte Einstellung der Drossel 148 vorausgesetzt, die in jede Vorkammer eingespritzte Kraftstoff menge konstant. Wenn die Maschinenbelastung ansteigt muß der Bedienende jedoch die Drossel 148 öffnen, um Kraftstoff den Zylindern 56 zuzuführen, damit die Maschinendrehzahl erhalten bleibt. Ein Teil des Kraftstoffs wird mit der Luft in die Vorkammern gebracht Normalerweise würde ein Z. viel an Kraftstoff in der Vorkammer, wenn er der ungedrosselten Kraftstoff menge für die Vorkammer zugefügt wird, zu einem Überfluten führen. Bei dem vorliegenden System wird dieses Problem vermieden, da. wie dies am besten der F i g. 1 entnommen werden kann, bei geöffneter Drossel 148 zur Erhöhung, der über die Leitung 204 zu den Hauptkammern 56 zugeführten Kraftstoffmenge, der Druck in jeder der Zweigleitungen, die zu dem Verteiler 132 führen und die Vorkammern 52 versorgen, abfälltSince the low pressure fuel pump is 1% directly connected to the engine, it pumps more fuel, when the engine speed increases to meet the increased pressure requirement. When the machine runs faster, each check valve 164 receives a greater fuel pressure from the pump that remains but open for a shorter period of time. Therefore, assuming a certain setting of the throttle 148, the amount of fuel injected into each prechamber is constant. When the machine load has to increase however, the operator would open throttle 148 to deliver fuel to cylinders 56 to increase engine speed preserved. Part of the fuel is usually brought into the antechambers with the air a Z. would have a lot of fuel in the prechamber if he had the unthrottled fuel amount for the antechamber is added, lead to flooding. With the present system, this problem becomes apparent avoided that. how best of fig. 1 taken can be, with the throttle 148 open, to increase the amount via line 204 to the main chambers 56, the pressure in each of the branch lines leading to the manifold 132 and supply the antechambers 52, drops

Hierdurch wird, wenn die Belastung zunimmt weniger Kraftstoff über den Verteiler 132 in die Vorkammern eingespritzt um die erhöhte zugeführte Kraftstoffmenge auszugleichen. Als Ergebnis bleibt die mit der Luft in den Vorkammern gemischte Kraftstoffmenge verhältnismäßig konstant, wodurch eine brennbare Mischung in den Vorkammern und eine geschmeidige Betriebsweise der Maschine über einen weiten Bereich der Maschinenbelastung und weite Drehzahlbereiche sichergestellt ist.This becomes less as the load increases Fuel is injected into the prechambers via distributor 132 by the increased amount of fuel supplied balance. As a result, the amount of fuel mixed with the air in the prechamber remains relatively constant, creating a flammable mixture in the antechambers and a smooth one Operating mode of the machine over a wide range of machine loads and wide speed ranges is ensured.

Das vorliegende Einspritzsystem arbeitet ebenso bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen. Die Betriebsweise ist fast genauso wie oben beschrieben, jedoch mit der Ausnähme, daß Kraftstoff in jede Vorkammer zweimal so oft wie bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine gemäß F i g. 1 eingespritzt wird und daß die Hauptmenge an Kraftstoff direkt in die Hauptkammer eines jeden Zylinders eingespritzt und der Einlaß und Auslaß von dem Kolben gesteuert wird.The present injection system also works in two-stroke internal combustion engines. The mode of operation is almost exactly as described above, with the exception that fuel goes into each prechamber twice often as in a four-stroke internal combustion engine according to FIG. 1 is injected and that the main amount of Fuel is injected directly into the main chamber of each cylinder and the inlet and outlet of that Piston is controlled.

Die Kurve 214 in F i g. 4 zeigt den typischen Druckverlauf in einem Zylinder einer Zweitakt-Brennkraftmaschine mit drei Zylindern. Es wird angenommen, daß der Druck in dem Verteiler 132 (F i g. 1) auf 8 at gehalten wird, wie dies durch die Linie 216 angezeigt ist. F i g. 4 zeigt, daß der Druck in der Zylindervorkammer unter den Förderdruck des Kraftstoffes (Linie 216) fällt, wenn sich der Kolben in der Nähe des unteren Totpunktes befindet. Während jeder dieser durch die schraffierten Flächen 218 angezeigten Perioden wird eine genaue Kraftstoffmenge in die Vorkammer eingeführt. Bei einem Kraftstoff-Luftverhältnis von 0 in der entsprechenden Hauptkammer ist, wie weiter oben beschrieben, die Füllung ausreichend, um die Maschine mit einer geeigneten Leerlaufdrehzahi zu betreiben.The curve 214 in FIG. 4 shows the typical pressure profile in a cylinder of a two-stroke internal combustion engine with three cylinders. It is assumed that the pressure in manifold 132 (Fig. 1) is maintained at 8 atm as indicated by line 216. F i g. 4 shows that the pressure in the cylinder antechamber falls below the delivery pressure of the fuel (line 216) when the piston is near bottom dead center is located. During each of these periods indicated by the hatched areas 218 an exact amount of fuel is introduced into the prechamber. With an air-fuel ratio of 0 in the corresponding main chamber, as described above, the filling is sufficient to power the machine to operate at a suitable idle speed.

Es ist ebenso möglich, die Leistung der Zweitakt-Maschine durch Anwendung von Drosseln ähnlich der Drossel 134 (F i g. 3) weiter zu verbessern, um in kontrollierter Weise Kraftstoff den Maschinenhauptkam mern zuzuführen. In diesem Fall sind die Drosseln in den Leitungen zwischen dem Verteiler 150 (F i g. 1) und den Maschinenhauptkammern vorgesehen und sie arbeiten fast wie diejenigen, die mil den Vorkammern in Verbindung stehen. Während der Einspritzperiode 218 sind die Ventile in diesen Drosseln offen, um Füllungen von Kraftstoff in die Hauptkammern in Mengen einzuführen, die durch die Drosseleinsiellung (J48 in F i g. 1) bestimmt ist.It is also possible to use the performance of the two-stroke machine by using chokes similar to choke 134 (Fig. 3) to further improve in order to be more controlled Way to feed fuel to the main engine chambers. In this case the chokes are in the lines between the manifold 150 (Fig. 1) and the main machine chambers are provided and they operate almost like those associated with the atria. During injection period 218 the valves in these throttles are open to introduce charges of fuel into the main chambers in quantities, due to the throttle isolation (J48 in Fig. 1) is determined.

F i g. 5 bis 7 zeigen eine andere Ausführungsform nach der Erfindung. Hier wird der Kraftstoff direkt in die Vorkammer und die Hauptkammer eines jeden Maschinenzylinders während der mit geringem Druck ablaufenden Spül- bzw. Ausschubperiode eines Maschinenzyklus eingespritzt. Zusätzlich wird eine Rückschlagventilanordnung verwendet um ein Rückströmen zu verhindern. Bei dieser Ausführungsform werden jedoch besondere elektromagnetische Rückströmventile für die Vorkammer und die Hauptkammer eines jeden Zylinders verwendet um die Dauer der Kraft-Stoffeinspritzung über den Kurbelwinkel und auch den Einspritzpunkt während eines jeden Maschinenzyklus zu kontrollieren, so daß Kraftstoff in zwei Kammern nur während bestimmter Abschnitte der Ausschubperiode eingeführt wird.F i g. 5 to 7 show another embodiment according to the invention. Here the fuel is directly in the antechamber and the main chamber of each machine cylinder during the low pressure running Rinse or extension period of a machine cycle injected. In addition, a check valve assembly is used used to prevent backflow. In this embodiment, however, special electromagnetic backflow valves are used used for the prechamber and the main chamber of each cylinder to determine the duration of the fuel injection via the crank angle and also the injection point during each machine cycle control so that fuel is in two chambers only during certain sections of the extension period is introduced.

Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß der Kraftstoffdruck nicht in Abhängigkeit von der MaschinendrehzpM oder in Abhängigkeit von der Kraftstofflüchtigkeit oder Viskosität geändert werden muß. so daß ein konstanter Kraftstoffdruck im Zuführsystem verwendet werden kann.The advantage of this embodiment is that the fuel pressure does not depend on the Machine speed can be changed depending on the fuel volatility or viscosity got to. so that a constant fuel pressure can be used in the delivery system.

Fig.5 zeigt eine derartige Einrichtung in Verbindung mit einem Zylinder 250 einer Mehrzylindermaschine ähnlich dem in F i g. 1 gezeigten. Die verbleiben-Fig. 5 shows such a device in connection with a cylinder 250 of a multi-cylinder machine similar to that in FIG. 1 shown. The remaining-

509507/239509507/239

den Maschinenzylinder arbeiten genauso wie der Zylinder 250 und werden deshalb hier nicht näher erläutert. Da der Zylinder 250 der gleiche ist wie in F i g. 1, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet worden, um gleiche Teile zu bezeichnen.the machine cylinder work just like the cylinder 250 and are therefore not explained in more detail here. Since the cylinder 250 is the same as in FIG. 1 are the same reference numbers have been used to refer to the same parts.

Gesonderte Elektromagnetventile 252 und 254 führen den Kraftstoff direkt in die Vorkammer 52 und die Hauptkammer 56 und nicht in Einlaßkanäle. Das Ventil 252 ist in die Wand der Vorkammer 52 eingelassen, und eine sehr kurze Durchströmöffnung 256 führt über das Rückschlagventil 252a von dem Ventilauslaß zu der eigentlichen Kammer. Das Hauptkammerventil 254 ist in ähnlicher Weise in die Zylinderwand eingelassen, und eine kurze öffnung 258 stellt über das Rückschlagventil 254a zwischen dem Auslaß des Ventils 254 und dem komprimierten Volumen der Hauptkammer 56 die Verbindung her.Separate solenoid valves 252 and 254 direct the fuel into the prechamber 52 and main chamber 56 and not into inlet passages. The valve 252 is let into the wall of the antechamber 52, and a very short flow opening 256 leads via the check valve 252a from the valve outlet to the actual chamber. The main chamber valve 254 is let into the cylinder wall in a similar manner, and a short opening 258 establishes the connection between the outlet of the valve 254 and the compressed volume of the main chamber 56 via the check valve 254a.

Eine übliche elektrisch betriebene Niederdruckkraftstoffpumpe 262, die mit konstantem Druck arbeitet, fördert Kraftstoff von einem Tank 264 über Leitungen 266, 268 und 270 zu den Ventilen 252 und 254. Die Kraftstoffpumpe 262 wird beispielsweise von einer Autobatterie 271 angetrieben und weist einen Auslaßdruck von ungefähr 2,5 at auf.A conventional electrically-operated low pressure fuel pump 262 that operates at a constant pressure, feeds fuel from a tank 264 via lines 266, 268 and 270 to the valves 252 and 254. The fuel pump 262 is driven, for example from a car battery 271 and an outlet pressure of about 2 , 5 at.

Die Ventile 252 und 254 sind durch Elektromagnete betätigt und so ausgebildet, daß in der Schließstellung der hohe Zylinderdruck keinen Rückfluß verursachen kann, so daß sie die Funktionen eines Magnetventils und eines Rückschlagventils in sich vereinigen. Auf diese Weise kann jedes Ventil elektrisch so lange geöffnet werden, wie der Druck in der zugeordneten Kammer 52 und 56 geringer ist als der Druck am Ventileinlaß.The valves 252 and 254 are operated by solenoids and are designed so that in the closed position the high cylinder pressure cannot cause backflow, so it functions as a solenoid valve and a check valve. In this way, each valve can be opened electrically for so long how the pressure in the associated chamber 52 and 56 is less than the pressure at the valve inlet.

Die Kurve 272 in F i g. 6 zeigt die Veränderung des Zylinderdruckes P in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel 0. Es wird angenommen, daß der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 270 (F i g. 5) auf einem konstanten Druck von 4 at gehalten wird, wie dies durch die gestrichelte Linie 273 in F i g. 6 gezeigt ist. Der Druck in der Hauptkammer 56 übersteigt den Förderdruck von dem Punkt kurz nach dem Anfang des Ausschubhubes. Während dieser Zeit ist das Elektromagnetventil 254 geschlossen und es wird kein Kraftstoff in die Kammer 56 eingeführt.The curve 272 in FIG. 6 shows the change in the cylinder pressure P as a function of the crank angle 0. It is assumed that the fuel pressure in the fuel line 270 (FIG. 5) is kept at a constant pressure of 4 at, as indicated by the dashed line 273 in FIG F i g. 6 is shown. The pressure in the main chamber 56 exceeds the delivery pressure from the point shortly after the start of the extension stroke. During this time, the solenoid valve 254 is closed and no fuel is introduced into the chamber 56.

Nach Beginn des Ausschubhubes jedoch fällt der Druck in der Kammer 56 unter die 4 at Förderdruck gemäß der Linie 270, wie dies durch die schraffierte Fläche 277 angezeigt ist. Diese Bedingung hält bis kurz nach Beginn des nächsten Kompressionshubes an. Demgemäß tritt während dieses Teiles des Maschinenzyklus Kraftstoff in die Hauptkammer 56 ein, wenn das Elektromagnetventil 254 betätigt istAfter the start of the extension stroke, however, the pressure in the chamber 56 falls below the 4 at delivery pressure according to the line 270, as is indicated by the hatched area 277 . This condition continues until shortly after the start of the next compression stroke. Accordingly, during this portion of the engine cycle, fuel enters main chamber 56 when solenoid valve 254 is actuated

Die Ventile 252 und 254 sind elektrisch über eine Steuerstufe 274 mit einer Spannungsquelle wie z. B. der Autobatterie 271 verbunden. Es besteht eine gesonderte Steuerstufe 274 für jeden Maschinenzylinder 250. Jede Steuerstufe 274 wird durch ein Signal von einem Impulsgenerator 278 getriggert welcher im einfachsten Falle eine zusätzliche Garnitur von Verteilerkontakten oder ein Abgriff von den hochspannungsführenden Zündkerzenkabeln oder jede andere verfügbare Signalquelle sein kann, die bei einer bestimmten Maschinenwellenstellung bei allen Maschinenwellendrehzahlen betätigt wird.The valves 252 and 254 are electrically connected via a control stage 274 to a voltage source such as. B. the car battery 271 connected. There is a separate control stage 274 for each machine cylinder 250. Each control stage 274 is triggered by a signal from a pulse generator 278 which in the simplest case can be an additional set of distributor contacts or a tap from the high-voltage spark plug cables or any other available signal source that can be used in a certain machine shaft position is actuated at all machine shaft speeds.

In der Praxis wird die Steuerstufe 274 für jedes Paar der Magnetventile 252 und 254 einmal je zwei Umdrehungen bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine und einmal bei jeder Umdrehung bei einer Zweitakt-Brennkraftmaschine getriggert, um so die Elektromagnetventile für eine bestimmte Zeitdauer eines Teiles des mit geringeringem Zylinderdruck ablaufenden Spülvorganges offen zu halten. Der Steuerkreis umfaßt auch eine Drosseleinstellung 275, durch welche der Fahrer die Arbeitsweise der Magnetventile und dadurch die den Zylindern bei verschiedenen Maschinenbelastungen und Maschinendrehzahlen zugeführten Kraftstoffmengen verändern kann.In practice, the control stage 274 is triggered for each pair of solenoid valves 252 and 254 once every two revolutions in a four-stroke internal combustion engine and once for every revolution in a two-stroke internal combustion engine, so that the solenoid valves for a certain period of time of part of the cylinder pressure with the lower to keep the flushing process open. The control circuit also includes a throttle setting 275 which allows the operator to vary the operation of the solenoid valves and thereby the amount of fuel delivered to the cylinders at various engine loads and engine speeds.

Ein Hauptgrund für die Verwendung von zwei Magnetventilen 252 und 254 für jeden Zylinder besteht in der Möglichkeit der Änderung der eingespritzten Kraftstoffmenge in jede Hauptkammer von 0 bis zu der vollen Maschinenbelastung, während die Gesamtmenge des in der Vorkammer 52 vorhandenen Kraftstoffes auf einem verhältnismäßig geringen Niveau gehalten wird, um eine zündfähige Kraftstoff-Luftmischung in der Vorkammer sicherzustellen.A major reason for using two solenoid valves 252 and 254 for each cylinder is the ability to vary the amount of fuel injected into each main chamber from zero to full engine load while keeping the total amount of fuel in prechamber 52 at a relatively low level to ensure an ignitable fuel-air mixture in the prechamber.

Bei den meisten Anwendungsfällen kann die letzte Anforderung in einfacher Weise dadurch erfüllt werden, daß man die Einspritzzeit des Vorkammer-Magnetventils 252 bei allen Maschinendrehzahlen angenähert konstant hält und sie umgekehrt zur Belastung der Hauptkammer ändert. Die Steuerung des Vorkammer-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses in dieser Weise ist auch dann möglich, wenn das Hauptkammerverhältnis verändert ist, weil erstens das abgegebene Drehmoment der meisten Maschinen sich nicht bedeutend mit der Drehzahl ändert und zweitens für den Fall, daß die Vorkammer 252 in geeigneter Weise gestaltet ist, dasIn most applications, the last requirement can be met in a simple manner by keeping the injection time of the prechamber solenoid valve 252 approximately constant at all engine speeds and changing it inversely to the load on the main chamber. Controlling the prechamber air-fuel ratio in this manner is possible even when the main chamber ratio is changed because, firstly, the output torque of most engines does not change significantly with speed and, secondly, in the event that the prechamber 252 is in is appropriately designed that

brennbare Kraftstoff-Luft-Verhältnis darin einen ziemlich weiten Bereich aufweist. Während einige Einstellungen zur Optimierung der Wirksamkeit der Vorkammerverbrennung wünschenswert sein können, wird aus Gründen der Einfachheit die Steuerstufe 274 eingestellt, um das Magnetventil 252 so zu betätigen, daß es an dem gleichen Kurbelwinkelpunkt für alle Belastungen und Drehzahlen der Maschine schließt und daß das Ventil für eine Zeitdauer geöffnet wird, die in bezug auf die Maschinendrehzahl konstant ist und mit der Beiastung abnimmt. Zwei verschiedene Techniken können angewendet werden, um die Kraftstoffmenge, die der Hauptkammer 46 zugeführt wird, zu verändern, um die Maschinenleistung zu verändern. Die bevorzugte Steuertechnik besteht darin, das Magnetventil für diecombustible air-fuel ratio therein has a fairly wide range. While some settings may be desirable to optimize the efficiency of the pre-chamber combustion for the sake of simplicity, the control stage 274 is set to operate the solenoid valve 252 so that it closes at the same crank angle point for all loads and speeds of the machine and that the Valve is opened for a period of time that is constant with respect to the engine speed and with the load decreases. Two different techniques can be used to determine the amount of fuel that the Main chamber 46 is supplied to change to change the engine performance. The preferred one Control technology consists in the solenoid valve for the

Hauptkammer an einem festen Punkt des Maschinenzyklus zu schließen (z. B. ähnlich dem Vorkammer-Magnetventil 252) und dann die Drossel 275 einzustellen um die Periode zu verändern, während der das Magnetventil 254 offenbleibt.Closing the main chamber at a fixed point in the machine cycle (e.g. similar to the antechamber solenoid valve 252) and then adjust the throttle 275 to change the period during which the solenoid valve 254 remains open.

Daher wird, um eine erste Technik darzustellen, an genommen, daß nach dem Eintreten eines jeder Triggersignals von dem Impulsgenerator 278 di( Steuerschaltung 274 ein Betätigungssignal zu dem Ma gnetventil 254 liefert und es veranlaßt, für eine fest«Therefore, in order to illustrate a first technique, it is assumed that after the occurrence of each trigger signal from the pulse generator 278 di (control circuit 274 provides an actuation signal to the solenoid valve 254 and causes it to operate for a fixed «

Zeitdauer Γ offenzubleiben, wie dies in F i g. 6 ange zeigt ist Wenn nun der Fahrer die Drosseleinstellun) 275 verändert wird der Punkt an welchem die Periodi Γ beginnt verändert Mit anderen Worten, die Periodi Γ wird nach links oder rechts relativ zum Kurbelwinkc 0 verschoben.Duration Γ to remain open, as shown in FIG. 6 is displayed If the driver now adjusts the throttle) 275 the point at which the period begins is changed. In other words, the period Γ is shifted to the left or right relative to the crank angle 0.

Bei hohen Maschinendrehzahlen stellt er die Drossf so ein, daß die Periode T zwischen den Punkten A-j vollständig innerhalb des Teiles des Maschinenzyklu liegt in dem der Druck in der Hauptkammer geringe als der Kraftstoff-Förderdruck ist d.h. innerhalb de schraffierten Fläche 277 in F i g. 6 liegt Auf diese We se ermöglicht das zugeordnete Rückschlagventil 254 die Zuführung von Kraftstoff direkt in die HauptkanAt high engine speeds he adjusts the throttle so that the period T between points Aj lies completely within the part of the machine cycle in which the pressure in the main chamber is lower than the fuel delivery pressure, ie within the hatched area 277 in FIG. 6 is located In this way, the associated check valve 254 enables fuel to be fed directly into the main channel

mer 56 während der gesamten Zeit, in der das Magnetventil 254 betätigt ist.mer 56 during the entire time that the solenoid valve 254 is actuated.

Andererseits wird nun angenommen, daß der Fahrer die Einstellung der Leerlaufdrehzahl wünscht. Er stellt die Drossel 275 so ein, daß die Periode T nach rechts zwischen die Punkte B-B in F i g. 6 verschoben wird. Nun fällt ein überwiegender Teil dieser Periode T, während der das Magnetventil 254 betätigt ist, mit einem verhältnismäßig großen Druck in der Hauptkammer 56 zusammen, d.h. dieser überwiegende Teil liegt außerhalb der schraffierten Fläche 277, so daß das Rückschlagventil 254a geschlossen bleibt.On the other hand, it is now assumed that the driver wants the idling speed to be set. He adjusts the throttle 275 so that the period T to the right between the points BB in FIG. 6 is moved. A major part of this period T, during which the solenoid valve 254 is actuated, now coincides with a relatively high pressure in the main chamber 56, ie this major part lies outside the hatched area 277, so that the check valve 254a remains closed.

Sobald der Druck in der Hauptkammer den Schließdruck von 4 at für das Rückschlagventil 254a übersteigt, ist die Zuführung von Kraftstoff zu der Hauptkammer unterbrochen, unabhängig davon, ob das Ventil 254 betätigt ist oder nicht.As soon as the pressure in the main chamber exceeds the closing pressure of 4 at for the check valve 254a, the supply of fuel to the main chamber is interrupted regardless of whether the valve 254 is actuated is or not.

In diesem Beispiel wird Kraftstoff in die Kammer 56 nur während einer verhältnismäßig kurzen, durch den schraffierten Teil der Fläche 277 zwischen den Punkten B-B in F i g. 6 gekennzeichneten Zeitspanne zugeführt.In this example, fuel is only fed into the chamber 56 during a relatively short period indicated by the hatched portion of the area 277 between the points BB in FIG. 6 marked time period supplied.

Um diese Art der Steuerung zu erreichen, umfaßt die Steuerschaltung 274 ein übliches veränderbares Verzögerungsglied, so daß nach dem Eintreten eines jeden Signals von dem Impulsgenerator 278 die Steuerstufe 274 ein Betätigungssignal an das Ventil 254 abgibt, wobei dieses Signal mehr oder weniger gegenüber dem Auslösesignal in Abhängigkeit von der Einstellung der Drossel 275 verzögert ist.To achieve this type of control, the control circuit 274 includes a conventional variable delay element, so that after the occurrence of each signal from the pulse generator 278 the control stage 274 emits an actuation signal to the valve 254, this signal more or less compared to the Trigger signal is delayed depending on the setting of the throttle 275.

Wahlweise kann der Generator 278 mit einem üblichen Verteiler verbunden sein, welcher Auslösemerkmale zu der Steuerschaltung 274 eines jeden Zylinders in geeigneter Folge liefert. Diese Signale können verzögert oder beschleunigt werden, wie dies benötigt wird, um den Punkt an welchem die verschiedenen Hauptkammermagnetventile betätigt sind, zu steuern.Optionally, the generator 278 can be connected to a conventional manifold which has tripping features to the control circuit 274 of each cylinder in appropriate sequence. These signals can be delayed or expedited as needed to the point at which the various Main chamber solenoid valves are operated to control.

Bei Anwendung der anderen Lösung betätigt die Steuerstufe 274 das Magnetventil 254 an dem gleichen Kurbelwinkelpunkt in dem Maschinenzyklus, hält aber dieses Ventil für eine Zeitspanne offen, die sich mit der Drosseleinstellung 275 verändert. Es wird beispielsweise angeonmmen, daß die Steuerstufe 274 ständig so eingestellt ist daß sie das Ventil 254 an dem mit C in F i g. 6 bezeichneten Kurbelwinkelpunkt betätigt. Bei einer Drosseleinstellung für hohe Drehzahlen gibt die Steuerstufe 274 das Betätigungssignal an das Ventil 254 über eine verhältnismäßig lange Zeit von C bis D in F i g. 6 ab, so daß die Magnetöffnungszeit einen verhältnismäßig großen Teil des Kurbelwinkelsegments mit geringem Druck überdeckt das durch die schraffierte Fläche 277 angezeigt ist Andererseits stellt der Fahrer bei geringen Belastungen die Drossel 275 so ein. daß die Steuerstufe 274 verhältnismäßig kurze Zeitdauer, d. h. von C bis D' in F i g. 6 abgibt Als Folge hiervon überdeckt die Öffnungszeit des Magnetventils einen kleinen Teil des Kurbelwinkelsegments mit geringem Druck, das durch die schraffierte Fläche 277 angedeutet ist.Using the other solution, the control stage 274 actuates the solenoid valve 254 at the same crank angle point in the engine cycle, but keeps this valve open for a period of time which changes with the throttle setting 275. It is assumed, for example, that the control stage 274 is continuously set to operate the valve 254 at the point marked with C in FIG. 6 designated crank angle point operated. In the case of a throttle setting for high speeds, the control stage 274 outputs the actuation signal to the valve 254 over a relatively long time from C to D in FIG. 6, so that the magnet opening time covers a relatively large part of the crank angle segment with low pressure, which is indicated by the hatched area 277. that the control stage 274 is a relatively short period of time, ie from C to D ' in FIG. As a result, the opening time of the solenoid valve covers a small part of the crank angle segment with low pressure, which is indicated by the hatched area 277.

Um auf diese Weise eine Steuerung zu erreichen, umfaßt die Steuerschaltung 274 ein übliches flC-Glied mit einer variablen Zeitkonstante. Das heißt, entweder das Widerstandselement oder das kapazitive Element wird verändert, wenn die Drosseleinstellung verändert wird. Das Signal von dem Impulsgenerator 278 gelangt zu diesem Glied, so daß der Ausgang dieses Gliedes ein Impuls ist, dessen Dauer von der Zeitkonstante dieses Gliedes abhängt. Dieser Impuls wird dann verwendet um eine zwischen der Batterie 271 und dem Magnetventil 254 angeordnete Torschaltung anzusteuern.In order to achieve control in this way, the control circuit 274 comprises a conventional FIC element with a variable time constant. That is, either the resistance element or the capacitive element is changed when the throttle setting is changed. The signal from the pulse generator 278 is passed to this member, so that the output of this member is a pulse, the duration of which depends on the time constant of this Limb depends. This pulse is then used to put one between the battery 271 and the solenoid valve 254 arranged gate circuit to control.

F i g. 7 zeigt eine Kurve 310, die den Druckverlaul einer Zweitakt-Maschine anzeigt. Bei dieser Maschine kann die der Hauptkammer zugeführte Kraftstoffmenge in genau der gleichen Weise gesteuert werden, wie dies weiter oben beschrieben wurde und zwar durch Beschleunigung oder Verzögerung der Kurbelwinkel· periode Toder durch Veränderung der Zeitdauer, während der das Ventil 254 offen ist.F i g. 7 shows a curve 310 which indicates the pressure drop of a two-stroke engine. With this machine For example, the amount of fuel supplied to the main chamber can be controlled in exactly the same way as this has been described above, namely by accelerating or decelerating the crank angle period T or by changing the length of time that valve 254 is open.

Vorzugsweise sollte die Ventilöffnungszeit oder die Einspritzperiode so nahe wie möglich am Ende des Nicderdruck-Ausschubteiles des Maschinenzyklus gehalten werden, d. h. nach rechts in bezug auf die schraffierte Fläche 277 in F i g. 6, um sicherzustellen, daß dei meiste eingespritzte Brennstoff in dem Verbrennungskammerteil der Kammer 56 eingefangen bleibt. Andererseits bleibt für den Kraftstoff genügend Zeit, urr sich mit der Luft im Hubraum während der Ausschubbzw. Spülperiode des Maschinenzyklus zu vermischen Ebenso neigt der Kraftstoff dazu, verlorenzugeher oder in Toträumen im Zylinderkopf, den Ringdichtun gen und dem Auslaßkanal eingeschlossen zu werden Demgemäß hilft die Betriebsweise in der Nähe dei Spülperiode, die Leistungsfähigkeit der Maschine zu er höhen und die Kohlenwasserstoff-Emission zu verrin gern.Preferably, the valve opening time or the injection period should be as close as possible to the end of the No pressure push-out part of the machine cycle are held, d. H. to the right with respect to the hatched Area 277 in FIG. 6 to ensure that most of the injected fuel is in the combustion chamber part the chamber 56 remains trapped. On the other hand, there is enough time for the fuel, urr with the air in the cubic capacity during the Aushubzw. To mix the rinsing period of the machine cycle The fuel also tends to get lost or in dead spaces in the cylinder head, the ring seal gen and the exhaust port. Accordingly, the operation in the vicinity helps Flushing period, to increase the efficiency of the machine and to reduce hydrocarbon emissions gladly.

Bei dem beschriebenen Steuersystem bleibt die Ein Stellung des Vorkammer-Magnetventils 252 über den· gesamten Drehzahlbereich der Maschine konstant. E; kann jedoch unter bestimmten Umständen wünschens wert sein, eine Abgleicheinstellung in der Steuerstuf« 274 vorzusehen, so daß der Punkt, in welchem das Vor kammerventil öffnet, oder die Öffnungsdauer etwa; verändert werden. Dies kann leicht durch die Anord nung eines gesonderten Verzögerungsgliedes oder RC Gliedes für das Magnetventil 252 in der Steuerschal tun? 274 erzielt werden, so daß das Vorkammer-Ma gnetventil 252 in der gleichen Weise wie das Haupt kammermagnetventil 254 gesteuert wird. Selbstver ständlich kann das Vorkammerventil an anderen Zeit punkten des Maschinenzyklus öffnen und schließen al: das Hauptkammerventil.In the control system described, the on position of the prechamber solenoid valve 252 remains constant over the entire speed range of the machine. E; However, under certain circumstances it may be desirable to provide a balance setting in the control stage 274, so that the point at which the pre-chamber valve opens, or the opening duration, for example; to be changed. This can easily be done by arranging a separate delay element or RC element for the solenoid valve 252 in the control panel? 274 can be achieved so that the antechamber Ma solenoid valve 252 is controlled in the same manner as the main chamber solenoid valve 254. Of course, the prechamber valve can open and close at other times in the machine cycle al: the main chamber valve.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine Vorkammer-Brennkraftmaschine, mit einer Niederdruck-Kraftstoffpumpe,· einer Niederdruckleitung zwischen Pumpe und Vorkammer, einer die der mit Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Hauptbrennkammer beaufschlagten Vorkammer unmittelbar zuzuführende Kraftstoffmenge regelnden Einrichtung uml mit einem Steuerorgan zum willkürlichen Zumessen der der Hauptbrennkammer zuzuführenden Kraftstoffmenge, wobei der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe erzeugte Kraftstoffdruck den in der Vorkammer herrschenden Druck während bestimmter Perioden des Maschinenzyklus übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe (196; 262) erzeugte Kraftstoffdruck bezogen auf den Kurbelwinkel über dem Druck der Umgebungsluft konstant ist, daß in der Niederdruckleitung (132; 268) je Vorkammer (52) eine Mengenregeleinrichtung (134 bis 140; 252) angeordnet ist, die zumindest auf die Differenz der stromauf und stromab der Mengenregeleinrichtung herrschenden Drucke anspricht, während des Kornpressions- und des Arbeitshubes im zugeordneten Maschinenzylinder geschlossen und mindestens während eines Teiles der bestimmten Perioden des zugeordneten Maschinenzylinders offen ist, und daß eine das Steuerorgan (148; 254) enthaltende, eine von der Niederdruckleitung (132; 268) wenigstens mittelbar zur Hauptbrennkammer (56) bzw. zu den Hauptbrennkammern führende Abzweigleitung (204,146,150; 270) beherrschende Vorrichtung (144, 208, 148, 148a; 274, 275, 278) die durch die Niederdruckleitung (132; 268) strömende Kraftstoffmenge verringert, wenn die der Hauptbrennkammer (56) bzw. den Hauptbrennkammern zuzuführende Kraftstoffmenge erhöht wird, und umgekehrt.1. Fuel injection system for a prechamber internal combustion engine, with a low-pressure fuel pump, · a low-pressure line between the pump and antechamber, the one with the fuel-air mixture from the main combustion chamber acted upon prechamber directly supplied amount of fuel regulating device uml with a control element for arbitrarily metering the amount of fuel to be supplied to the main combustion chamber, wherein the fuel pressure generated by the low pressure fuel pump is that in the prechamber the prevailing pressure during certain periods of the machine cycle, thereby characterized in that the generated by the low pressure fuel pump (196; 262) Fuel pressure based on the crank angle is constant above the pressure of the ambient air that in the low-pressure line (132; 268) a volume control device (134 to 140; 252) per antechamber (52) is arranged, which is based at least on the difference between the upstream and downstream of the quantity control device prevailing pressures responds, during the compression and the working stroke in the associated Machine cylinders closed and at least during part of the certain periods of the associated machine cylinder is open, and that a control member (148; 254) containing, a from the low-pressure line (132; 268) at least indirectly to the main combustion chamber (56) or to the Main combustion chamber leading branch line (204,146,150; 270) controlling device (144, 208, 148, 148a; 274, 275, 278) the amount of fuel flowing through the low-pressure line (132; 268) decreased when the amount of fuel to be supplied to the main combustion chamber (56) or the main combustion chambers is increased and vice versa. 2. Einspritzanlage nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die für alle Vorkammern (52) gemeinsame, einen Verteiler enthaltende Niederdruckleitung (132) über eine Zweigleitung (204), ein voreingestelltes Drosselventil (144) und das als manuell betätigter Nadelschieber (148) ausgebildete Steuerorgan mit einer einzigen, die Hauptbrennkammern (56) zeitabhängig über Einzelleitungen (152 bis 158) speisenden Verteilerleitung (150) sowie über eine Rücklaufleitung (206, 210) mit zwischengeschaltetem, voreingestelltem Drosselventil (208) mit dem Kraftstoffbehälter (202) verbunden ist.2. Injection system according to claim I _1, characterized in that the common for all pre-chambers (52), containing a distributor low-pressure line (132) via a branch line (204), a preset throttle valve (144) and designed as a manually operated needle slide (148) Control element is connected to a single distributor line (150) feeding the main combustion chambers (56) as a function of time via individual lines (152 to 158) and via a return line (206, 210) with an interposed, preset throttle valve (208) to the fuel tank (202). 3. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mengenregeleinrichtung (134 bis 140) ein Rückschlagventil (164) und eine als Drossel wirkende Zuleitung (166a) umfaßt, deren Verhältnis Strömungsdurchmesser (D) zu Leitungslänge (L) wesentlich kleiner als 1, beispielsweise 0,0003, ist.3. Injection system according to claim 1, characterized in that that each flow control device (134 to 140) has a check valve (164) and one as Throttle-acting feed line (166a) comprises, the ratio of flow diameter (D) to line length (L) significantly less than 1, for example 0.0003, is. 4. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer (52) und die Hauptbrennkammer (56) jedes Zylinders direkt mit der Kraftstoff-Niederdruckpumpe (262) verbunden sind und daß in jeder Vorkammer-Zweigleitung (268, 256) und in jeder Hauptbrennkammer-Zweigleitung (270, 258) je ein Rückschlagventil (252, 252a bzw. 254, 254a vorgesehen ist, die miteinander gekoppelt sind.4. Injection system according to claim 1, characterized in that the prechamber (52) and the Main combustion chamber (56) of each cylinder connected directly to the low pressure fuel pump (262) and that in each prechamber branch (268, 256) and in each main combustor branch (270, 258) each have a check valve (252, 252a or 254, 254a, which are coupled to one another are. 5. Einspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch ge-5. Injection system according to claim 4, characterized in that kennzeichnet, daß die Rückschlagventile (252, 252a; 254, 254a) über eine für jeden Zylinder gesonderte elektrische Steuerstufe (274) gekoppelte und betätigte Elektromagnetventile sind.indicates that the check valves (252, 252a; 254, 254a) have a separate one for each cylinder electrical control stage (274) coupled and actuated Solenoid valves are. 6. Einspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstufe (274) ein bei einer bestimmten Kurbelwellenstellung drehzahlunabhängig aktivierter Impulsgenerator (278) und das die Leistung der Brennkraftmaschine bestimmende, manuell betätigte Steuerorgan (275) zugeordnet sind.6. Injection system according to claim 5, characterized in that the control stage (274) is at a certain crankshaft position, independently of the speed, activated pulse generator (278) and that the power of the internal combustion engine-determining, manually operated control element (275) assigned are. 7. Einspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (252. 252a; 254, 254a) direkt am Zylinderblock angebaut und über kurze Strömungskanäle (256; 258) mit der Vorkammer (52) bzw. der Hauptbrennkammer (56) verbunden sind.7. Injection system according to claim 4, characterized in that the check valves (252. 252a; 254, 254a) attached directly to the cylinder block and via short flow channels (256; 258) with the antechamber (52) and the main combustion chamber (56) are connected.